초록 ▼

□ 연구개요
본 연구 과제에서는 카메라를 이용한 이미징 시스템에서 보편적으로 사용되어 온 렌즈를 실리케이트(silicate) 성분의 매질을 이용하며 특수 제작한 회절 광학 패턴으로 대체하여 컬러 이미징을 할 수 있도록 이미지 형성 모델을 개발하고, 파장에 따라이 회절 광학 패턴을 통과하며 생기는 성질의 변화를 이용하여 초분광 영상을 획득하는 연구를 진행하였다. 또한 더욱 선명한 고화질 영상 복원을 위해서는 깊이 정보가 필요하기 때문에, 이 특수 패턴을 이용하여 깊이 영상을 복원하는 연구도 진행하였다. 더 나아가 여러 줄기의 빛

□ 연구개요
본 연구 과제에서는 카메라를 이용한 이미징 시스템에서 보편적으로 사용되어 온 렌즈를 실리케이트(silicate) 성분의 매질을 이용하며 특수 제작한 회절 광학 패턴으로 대체하여 컬러 이미징을 할 수 있도록 이미지 형성 모델을 개발하고, 파장에 따라이 회절 광학 패턴을 통과하며 생기는 성질의 변화를 이용하여 초분광 영상을 획득하는 연구를 진행하였다. 또한 더욱 선명한 고화질 영상 복원을 위해서는 깊이 정보가 필요하기 때문에, 이 특수 패턴을 이용하여 깊이 영상을 복원하는 연구도 진행하였다. 더 나아가 여러 줄기의 빛을 방향과 함께 촬영하는 라이트필드 카메라, 복굴절 성질 등을 이용하는 깊이 영상 획득 알고리즘을 개발하였고, 깊이 정보를 이용하여 물체 표면의 기하구조와 반사 성질 등을 획득하는 알고리즘도 개발하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구는 3개의 상세 목표로 나누어져 진행되었다.
(1) 렌즈리스 카메라를 위한 이미지 형성 모델을 개발하고, 이를 이용하여 비정형성 점분산함수 형성 알고리즘 개발
- 렌즈와 조리개의 사용 없이 특수한 회절 광학 패턴을 디자인하였으며, 이를 이용한 이미지 형성 모델을 개발하였다.
(2) 광변조 패턴기반의 점분산함수를 기반으로 초분광 복원 알고리즘을 개발하고, 점분산함수의 패턴으로부터 이를 깊이 영상 복원 알고리즘을 개발
- 특수 제작한 회절 광학 패턴과, 이를 통과시 생기는 점분산함수가 파장에 따라 회전하는 성질을 이용하여 초분광 이미징 알고리즘을 개발하였고, 깊이에 따른 종속성을 모델링하였다.
(3) 초분광 1차년도와 2차년에도 걸쳐서 각각 개발된 점분산함수 기반 초분광 영상 알고리즘과 깊이 영상 기반 알고리즘을 하나의 시스템으로 통합 개발
- 특수 회절 광학 패턴을 이용하여 초분광 이미징과 깊이 영상 복원 알고리즘을 통합하였으며, 더 나아가 복굴절을 이용한 깊이 영상 복원, 전방위 깊이 영상 복원 등의 알고리즘을 개발하였고, 깊이 정보를 이용하여 물체 표면의 성질을 분석하는 알고리즘도 개발하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구진은 초분광 이미지 획득에 필요한 시간과 공간을 줄이는 연구를 진행해왔다. 현재 단회 촬영(single-shot)으로 획득 가능하고, 상용 DSLR 카메라 크기로 휴대 가능한 초분광 이미징 시스템에 도달하였다. 이를 통해 일반 사용자 영역으로의 확장에 첫 발을 내딛었으며, 응용 영역을 확장하기 위하여 3D 카메라 시스템과의 통합, 초박형 카메라로의 크기 최적화가 필요한 시점이다. 3D 지오메트리 상에서의 초분광 정보를 이용하면 물리 기반 렌더링을 파장 영역으로 확장할 수 있다. 이러한 확장은 피부 조직, 머릿결 등의 특수한 물체의 더욱 실감나게 표현할 수 있게 하며, 네온 사인, 나트륨 등, 할로겐 전구 등의 특수한 조명에서의 물체 표현을 정확하게 만들 수 있다. 초박형 카메라로의 크기 최적화를 통해 웨어러블 장비, 사물인터넷 장비로의 이식이 가능하게 한다. 비침습적 검사 특성을 이용한 헬스케어 서비스, 웨어러블 초분광 획득 장비를 이용한 증강 현실(AR) 등을 발전시킬 것으로 전망한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 2.1 초분광 이미징 시스템과 알고리즘 개발 ... 4
• 2.2 깊이 영상 복원 알고리즘 개발 ... 6
• 2.3 초분광 이미징 및 깊이 영상 복원 알고리즘의 통합 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 14
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 14
• 2) 세부 정량적 연구개발성과: [붙임1] 참조 ... 14
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 15
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 15
• 6. 참고문헌 ... 16
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 29
• 끝페이지 ... 44